第五章變頻電路第一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五5.1變頻電路的工作原理生產(chǎn)實際中，如金屬熔煉、感應(yīng)加熱、機械零件淬火和電動機調(diào)速領(lǐng)域等均需各種頻率的交流電源，由直流電動機和交流電動機組成的變頻機組設(shè)備龐大、可靠性差，近年來已被晶閘管靜止變頻裝置所取代，特別是近幾年來全控型器件的出現(xiàn)及應(yīng)用，使變頻器裝置的成本降低、體積減少，性能及可靠性提高，加速了變頻裝置的開發(fā)及應(yīng)用。第二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五5.1.1變頻器的分類

變頻器按變頻過程分為兩大類（1）交流—直流—交流：將50Hz的交流先整流為直流，再由直流逆變?yōu)樗桀l率的交流，直接供給負載使用，稱為交流—直流—交流變頻，也稱為無源逆變。（2）交流—交流變頻：將交流直接變成其他頻率（低于50Hz）的交流，稱為直接變頻。第三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五5.2常用變頻電路變頻器的分類方法有多種，可按不同的方式分類。1、根據(jù)變流環(huán)節(jié)分為交-直-交變頻器和交-交變頻器。交-直-交變頻器組成特點：首先將頻率固定的交流電整流成直流電，經(jīng)過濾波，再將平滑的直流電變成頻率可調(diào)的交流電。交-直-交變頻器性能特點：由于把直流電編程交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，以及改善頻率后電動機的特性等方面都有明顯的優(yōu)勢，目前，此種變頻器已得到普及。交-交變頻器的組成特點：將頻率固定的交流電直接變換為頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。其性能特點：由于沒有中間環(huán)節(jié)，變換效率高，過載能力強，但可調(diào)頻率范圍窄，故主要用于低速大容量的系統(tǒng)中。第十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2、根據(jù)直流電路的儲能環(huán)節(jié)分：電流型變頻器和電壓型變頻器。電流型變頻器的組成特點：電路的中間環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)。性能特點：由于電感的作用，輸出直流電流趨于平穩(wěn)，電動機的電流波形為方波，電壓波形接近正弦波。適用于頻繁急加減速的大容量電動機。電壓型i按頻器的組成特點：電路的中間環(huán)節(jié)采用大電容作為儲能環(huán)節(jié)。性能特點：由于電容的作用，輸出直流電壓趨于平穩(wěn)，電動機的電壓波形為方波，電流波形接近正弦波。適用于多臺電動機并聯(lián)運行。第十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五3、根據(jù)輸出電壓調(diào)制可將變頻器分為PAM方式、PWM方式和SPWM方式。PAM方式的性能特點：變頻器在改變輸出頻率的同時也改變了電壓的振幅值。PWM方式的性能特點：變頻器在改變輸出頻率的同時也改變了電壓的脈沖占空比。SPWM方式的性能特點：在PWM的基礎(chǔ)上，脈沖系列的占空比變化規(guī)律遵循正弦規(guī)律，使輸出電流的波形接近正弦波，以此減少負載電流中的高次諧波。第十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五4、根據(jù)功能用途分：通用變頻器和高性能變頻器。5、根據(jù)輸入電源的相數(shù)分：單進三出變頻器和三進三出變頻器。6、根據(jù)控制方式分：V/f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制和矢量控制。第十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五5.5變頻器及其應(yīng)用5.5.1變頻器的基本構(gòu)成變頻器在現(xiàn)代電機控制中起著很大的作用，它能準確的控制電機的轉(zhuǎn)速，從而使電機應(yīng)用更加靈活及極大的節(jié)約電力成本。下面介紹一下變頻器的基本原理及組成部分。第二十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五變頻器實際上就是一個逆變器。它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?，然后用電子元件對直流電進行無源逆變，輸出頻率可調(diào)的交流電，從而用來控制電機的轉(zhuǎn)數(shù)。使轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。變頻器廣泛用于交流電機的調(diào)速中。變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、空調(diào),煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。第三十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五一般分為整流電路、逆變電路、中間直流環(huán)節(jié)、控制電路幾大部分。

1、整流電路

整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨的一塊整流模塊.

第三十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2、逆變電路

逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時間使上橋、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°電角度的三相交流電壓。3、中間直流環(huán)節(jié)

由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動或發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為1.因此，在中間環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件（電容器或電抗器)來緩沖，所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間儲能環(huán)節(jié)。4、控制電路

控制電路由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。第三十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五下面以TVF7000系列的變頻器為例，講解一下變頻器的功能及接線。第三十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星